PENGARUH INTENSITAS RADIASI MATAHARI TERHADAP ENERGI LISTRIK DI STASIUN PEMANTAU ATMOSFER GLOBAL BUKIT KOTOTABANG Dwi Lestari Sanur Taruna DIV Prodi Klimatologi, STMKG, Pengamat Stasiun Global Atmosfer Watch Bukit Kototabang, Sumatera Barat Dwi.l.sanur@gmail.com ABSTRAK Indonesia belum mampu menyediakan listrik kepada seluruh wilayah Indonesia karena Indonesia masih bergantung kepada energi fosil yang sangat terbatas dan tidak terbarukan. Energi matahari merupakan sumber energi terbesar yang bersifat kontinu sehingga sangat berpotensi untuk dijadikan sebagai sumber energi alternatif baru. Menurut Septiadi dkk (2009) potensi energi matahari suatu wilayah dipengaruhi oleh posisi matahari, kedudukan wilayah, lintang, dan ketinggian suatu wilayah serta kondisi atmosfer. Indonesia berada di wilayah khatulistiwa yang berarti memiliki potensi energi matahari cukup besar sepanjang tahunnya. Energi matahari dapat dimanfaatkan dengan menggunakan teknologi matahari fotovoltaik yaitu pengkonversian energi matahari menjadi energi listrik. Penelitian ini menggunakan metode statistik berupa korelasi linear sederhana dan metode matematika berupa persamaan garis lurus. Data yang digunakan adalah data intensitas radiasi matahari bulanan Stasiun Pemantau Atmosfer Global Bukit Kototabang Sumatera Barat tahun 2009 sampai 2013 dan data hasil keluaran solar panel tipe monocrystaline. Rata-rata energi listrik tertinggi terjadi pada bulan Mei dan terendah pada bulan Desember. Diperoleh energi listrik rata-rata bulanan sebesar 27.48 Watt. Energi listrik selalu berbanding lurus dengan intensitas radiasi matahari. Hasil pengolahan menunjukkan bahwa pemanfaatan energi listrik di Bukit Kototabang sangat efektif dengan bulan terefektif pada bulan Mei dan kurang efektif pada bulan Desember. Kata Kunci: Energi Matahari, Energi listrik, Efektivitas ABSTRACT Indonesia has not been able to provide electricity to all parts of Indonesia because Indonesia is still dependent on fossil energy is very limited and not renewable. Solar energy is the largest energy source that is continuous so it has the potential to serve as a new source of alternative energy. According Septiadi et al (2009) solar energy potential of a region is affected by the position of the sun, the position of the region, latitude, and altitude of an area as well as atmospheric conditions. Solar energy can be utilized by using technology fotovoltaic the conversion of solar energy into electrical energy. The method used is a statistical method of simple linear correlation and mathematical methods in the form of a straight line equation. The data used is the solar radiation intensity data monthly Global Atmospheric Monitoring Station Bukit Kototabang West Sumatra in 2009 through 2013 and the data type of the output of solar panels monocrystaline. The results obtained by processing an average of the highest electrical energy occurs in May and lowest in December with electrical energy monthly average of 27.48 Watts. Electrical energy is always directly proportional to the intensity of solar radiation. Utilization of electrical energy in the Mount Kototabang very effective with the month in May, the most effective and less effective in December. Keywords: Solar Energy, Electricity, Effectivitas 186
1. PENDAHULUAN Indonesia belum mampu menyediakan listrik kepada seluruh wilayah Indonesia karena Indonesia masih bergantung kepada energi fosil yang tidak terbarukan. Sementara cadangan energi fosil sangat terbatas dan konsumsi energi fosil mengalami pertumbuhan sekitar 7% pertahun (JaringNews, 2012). Disamping itu penggunaan bahan bakar fosil yang berlebihan memberikan dampak negatif kepada lingkungan karena proses pembakaran energi fosil menghasilkan emisi gas rumah kaca yang berdampak pada pemanasan global dan berujung pada perubahan iklim. Energi matahari merupakan sumber energi terbesar yang bersifat kontinu khususnya energi elektromagnetik yang dipancarkan oleh matahari. Energi matahari tidak memberikan dampak negatif terhadap lingkungan dan tidak pernah habis sehingga energi matahari sangat berpotensi untuk dijadikan sebagai sumber energi alternatif baru yang seharusnya dapat dimanfaatkan secara optimal. Menurut Septiadi dkk (2009) potensi energi matahari suatu wilayah dipengaruhi oleh posisi matahari, kedudukan wilayah, lintang, dan ketinggian suatu wilayah serta kondisi atmosfer. Indonesia berada di wilayah khatulistiwa yang berarti memiliki potensi energi matahari cukup besar sepanjang tahunnya sehingga di Indonesia energi matahari sangat berpotensi untuk dimanfaatkan secara langsung sebagai sumber energi. Energi matahari dapat dimanfaatkan dengan menggunakan teknologi matahari fotovoltatik yaitu pengkonversian energi matahari menjadi energi listrik. Informasi mengenai ketersediaan energi matahari merupakan suatu hal yang penting untuk mendukung pemanfaatan energi matahari secara optimal. Pengetahuan mengenai besarnya energi matahari pada suatu lokasi merupakan hal yang penting dalam beberapa aplikasi energi matahari seperti desain arsitektur dan kenyamanan termal bangunanan, sistem pemanfaatan energi (photovoltaic/pv, solar concentrator, solar collector ) dan lain-lain (Mubiru, 2008). Berdasarkan paparan di atas perlu dilakukan diversifikasi pemanfaatan sumber energi selain energi fosil yang memiliki keterbatasan dan rentan memicu kerusakan lingkungan. Diversifikasi energi dapat dimulai dengan melakukan pemanfaatan data intensitas radiasi matahari sebagai informasi awal pemanfaatan energi radiasi matahari yang sangat potensial terutama di wilayah tropis. Untuk itu perlu dilakukan penelitian tentang intensitas radiasi matahari di Bukit Kototabang sehingga dapat memberikan informasi terkait intensitas radiasi matahari di Bukit Kototabang. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui jumlah energi listrik yang dihasilkan di Bukit Kototabang periode 2009-2013. Energi listrik yang dihasilkan ditentukan oleh intensitas radiasi matahari diwilayah tersebut sehingga dapat diketahui pengaruh intensitas radiasi matahari terhadap energi listrik yang dihasilkan di Bukit Kototabang. Hasil tersebut memberikan gambaran bagaimana tingkat efektifitas pemanfaatan energi radiasi matahari di Bukit Kototabang. 2. DATA DAN METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di Stasiun Pemantau Atmosfer Global (GAW) Bukit Kototabang dari tahun 2009 sampai dengan 2013 yang berada di garis khatulistiwa dekat ekuator dan merupakan wilayah tropis. GAW Bukit Kototabang merupakan daerah background atau daerah dengan pengaruh antropogenik yang minim. GAW Bukit Kototabang terletak pada koordinat 0,20 LS dan 100,32 BT, ketinggian 864,5 m dari permukaan laut dengan hutan hujan tropis di sekitarnya. Data yang digunakan di dalam penelitian ini adalah data intensitas radiasi matahari tahun 2009-2013hasil observasi Stasiun Pemantau Atmosfer 187
Global (GAW) dan data sheet hasil keluaran solar panel tipe monocrystal yang merupakan hasil uji coba pabrik. Data hasil keluaran solar panel diperoleh dari: Hanwha_Q_PANELS_Data_sheet_Q6L MXP3-G3_2013-04_Rev01_EN.pdf. Metode statistika yang digunakan adalah metode penjumlahan, rata-rata dan korelasi linear sederhana. Metode penjumlahan dihitung dengan menjumlahkan nilai data sebanyak jumlah data. Bentuk umumnya adalah sebagai berikut : = (1) dengan jumlah nilai unsur cuaca sebagai X dan nilai unsur cuaca sebagai b 1,X n. Metode rata-rata dihitung dengan membagi jumlah nilai data dengan banyaknya data. Rumusnya dapat ditulis sebagai berikut: sebagai berikut: hubungan sempurna dengan nilai r tinggi (mendekati 1 atau -1) mengindikasikan hubungan yang erat antara intensitas radiasi matahari dengan energi listrik. Nilai r rendah (mendekati 0) mengindikasikan hubungan yang lebih lemah antara intensitas radiasi matahari dengan energi listrik. Dengan catatan bahwa nilai positif berarti setiap kali nilai intensitas radiasi matahari meningkat maka nilai energi listrik juga meningkat dan nilai negatif menandakan bahwa setiap kali nilai intensitas radiasi matahri meningkat maka nilai energi listrik akan menurun. Untuk memudahkan melakukan Interval Tingkat hubungan 0.00-0.199 Sangat Rendah 0.20-0.399 Rendah 0.40-0.599 Cukup Kuat 0.60-0.799 Kuat 0.80-1.000 Sangat Kuat 188 (2) dengan adalah nilai rata-rata unsur cuaca, xi adalah nilai unsur cuaca dan n adalah banyaknya data. Metode korelasi linear sederhana digunakan untuk menentukan besarnya hubungan atau kedekatan antara hasil energi listrik dengan intensitas radiasi matahari. Berikut ini adalah rumus korelasi yang digunakan (Wibisono, 2005) (3) dengan koefisien korelasi sebagai r (x,y), jumlah intensitas radiasi matahari sebagai X, jumlah energi listrik sebagai Y dan banyak data sebagai n. Kuat tidaknya hubungan antara intensitas radiasi matahari dan energi listrik diukur dengan suatu nilai yang disebut koefisien korelasi yang dapat dinyatakan interpretasi mengenai kekuatan hubungan antara dua variabel penulis memberikan kriteria sebagai berikut (Riduwan, 2003): Tabel 1. Interpretasi Koefisien Korelasi Nilai r Metode perhitungan matematika yang digunakan adalah perhitungan persamaan garis lurus melalui dua titik yang digunakan untuk menghitung energi listrik yang dihasilkan solar panel. Rumus persamaan garis lurus yang melewati dua titik (x 1,y 1) dan (x 2, y 2) yaitu : \ (4) dengan Y adalah arus atau tegangan listrik yang dihitung, X adalah intensitas radiasi matahari yang diketahui, Y1 sebagai arus atau tegangan listrik yang ketahui di titik pertama, Y2 sebagai arus
atau tegangan yang ketahui di titik kedua, dan X1 adalah intensitas radiasi matahari yang ketahui di titik pertama serta X2 adalah intensitas radiasi matahari yang ketahui di titik kedua. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengolahan data intensitas radiasi matahari di Bukit Kototabang periode 2009-2013 disajikan pada Gambar 1. Dari Gambar 1 terlihat bahwa bahwa rata-rata intensitas radiasi matahari bulanan di Bukit Kototabang adalah sebesar 346.4 W/m 2. Dimana rata-rata intensitas radiasi matahari tertinggi terjadi pada bulan Mei dengan intensitas sebesar 377.0 W/m 2 dan rata-rata intensitas radiasi terendah terjadi pada bulan Desember dengan intensitas sebesar 305.8 W/m 2. Gambar 1. Rata-Rata Intensitas Radiasi Matahari di Bukit Kototabang periode 2009-2013 Energi listrik yang dihasilkan solar panel dengan menggunakan data intensitas radiasi matahari dengan intensitas minimum 100 W/m2 dan maksimum 1000 W/m2 diperlihatkan pada Gambar 2. Jika nilai intensitas radiasi matahari berada di bawah batas minimum maka energi listrik yang dihasilkan adalah nol sedangkan jika intensitas radiasi matahari memiliki nilai di atas batas maksimum maka energi listrik yang dihitung adalah energi listrik yang dihasilkan dengan intensitas radiasi 1000 W/m 2. Dari Gambar 2 terlihat bahwa ratarata energi listrik bulanan di Bukit Kototabang adalah sebesar 27.48 Watt. Hal ini berarti dengan solar panel seluas satu meter persegi di Bukit Kototabang mampu menghasilkan energi listrik sebesar 27.48 Watt setiap harinya. Sedangkan rata-rata energi listrik tertinggi terjadi pada bulan Mei sebesar 30.2 Watt dan terendah terjadi pada bulan Desember dengan rata-rata intensitas radiasi sebesar 23.7 Watt. 189
Gambar 2. Rata-Rata Energi Listrik di Bukit Kototabang Periode 2009-2013 Energi listrik yang dihasilkan solar panel dipengaruhi oleh intesitas radiasi matahari. Hal ini dapat diketahui dengan menghitung nilai korelasi antara kedua variabel tersebut. Dengan menggunakan deret waktu (time series) dari tahun 2009 sampai tahun 2013 diperoleh nilai korelasi antara rata-rata intensitas radiasi matahari dengan rata-rata energi listrik sebesar 0.95952. Berdasarkan nilai korelasi tersebut berarti intensitas radiasi matahari dengan energi listrik di Bukit Kototabang memiliki hubungan korelasi kuat positif yang dapat diinterpretasikan bahwa hubungan antara kedua variabel tersebut memiliki kriteria korelasi sangat kuat dan berbanding lurus. Ketika intensitas radiasi matahari meningkat maka energi listrik yang dihasilkan juga meningkat dan sebaliknya ketika intensitas radiasi matahari menurun maka energi listrik yang dihasilkan juga menurun. Hubungan kedua variabel tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini: Gambar 3. Rata-Rata Intensitas Radiasi Matahari dan Energi Listrik Periode 2009-2013 Berdasarkan grafik di atas dapat diketahui bahwa energi listrik yang dihasilkan berbanding lurus dengan 190 intensitas radiasi matahari di Bukit Kototabang. Berarti ketika jumlah intensitas intensitas radiasi matahari tinggi maka
jumlah energi listrik yang dihasilkan juga tinggi dan sebaliknya ketika intensitas radiasi matahari rendah maka energi listrik yang dihasilkan juga rendah. Hal tersebut terjadi pada semua bulan kecuali pada bulan Oktober (dapat dilihat pada gambar 3) Pada bulan tersebut intensitas radiasi matahari dan energi listriknya memiliki sifat yang berkebalikan dimana ketika intensitas radiasi matahari meningkat maka energi listrik yang dihasilkan menurun. Hal ini terjadi karena pada bulan Oktober intensitas radiasi yang diterima di Bukit Kototabang lebih banyak kejadian dengan intensitas radiasi matahari di bawah 100 W/m 2 sehingga energi listrik yang dihasilkan lebih sedikit. Pola intensitas radiasi matahari berkaitan dengan pola curah hujan di Staisun Pemantau Atmosfer Global Bukit Kototabang. Hal tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini: Gambar 4. Rata-Rata Intesitas Radiasi Matahari Dan Pola Curah Hujan SPAG Bukit Kototabang Tahun 2009-2013 Berdasarkan gambar 4 dapat dilihat bahwa intensitas radiasi matahari memiliki pola yang berkebalikan dengan pola curah hujan. Berarti ketika jumlah curah hujan tinggi maka intensitas radiasi matahari di Bukit Kototabang rendah, sedangkan ketika jumlah curah hujan sedikit maka intensitas radiasi matahari di Bukit Kototabang tinggi, sehingga dapat disimpulkan bahwa intensitas radiasi matahari yang diterima permukaan bumi dipengaruhi oleh salah satu unsur cuaca yaitu curah hujan. Berdasarkan hasil pengolahan dapat diketahui bahwa pemanfaatan energi radiasi matahari di Bukit Kototabang sangat efektif karena hubungan antara energi listrik dan intensitas radiasi matahari yang berkorelasi sangat kuat. Selama periode tahun 2009 sampai 2013, bulan Mei merupakan bulan yang paling efektif karena menghasikan energi listrik yang sangat tinggi dan bulan Desember merupakan bulan yang kurang efektif karena menghasilkan energi listrik yang paling sedikit. Hal tersebut berkaitan dengan salah satu unsur cuaca yaitu curah hujan yang dapat mempengaruhi intensitas radiasi matahari dan energi listrik yang dihasilkan di Bukit Kototabang. 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis data dan pembahasan di Bukit Kototabang tahun 2009-2013 dapat disimpulkan rata-rata 191
energi listrik bulanan yang dihasilkan di Bukit Kototabang dengan luas solar panel satu meter persegi adalah sebesar 27.48 Watt dengan energi listrik tertinggi terjadi pada bulan Mei sebesar 30.2 Watt dan energi listrik terendah terjadi pada bulan Desember sebesar 23.7 Watt, intensitas radiasi matahari mempengaruhi jumlah energi listrik yang dihasilkan di Bukit Kototabang dimana ketika intensitas radiasi matahari maksimum maka energi listrik yang dihasilkan juga maksimum dan sebaliknya serta pemanfaatan energi matahari di Bukit Kototabang sangat efektif. Bulan Mei merupakan bulan yang paling efektif karena energi listrik yang dihasilkan tinggi sedangkan bulan Desember merupakan bulan yang kurang efektif karena energi listrik yang dihasilkan rendah yang berkaitan dengan curah hujan di Bukit Kototabang. DAFTAR PUSTAKA Beiser, A. 2003. Concept of Modern Physics, Printed at Pashupati Printers pvt, New Delhi, p.62-66. Company, Hanwa. 2008. Full Square Monocrystalline Solar Cell. Akses April 2014, https://www.q-panels.com/ Jaring News. (2012, Oktober 6). Indonesia Masih Tergantung pada Energi Fosil. Diakses April 17, 2014, dari http://jaringnews.com/. Riduwan. (2003). Dasar-Dasar Statistik. Edisi Ketiga. Bandung: Alfabeta. Sears, Zemansky. 1991. Fisika Untuk Universitas Optik dan Fisika Modern. Binacipta, Jakarta. Septiadi dkk.2009. Proyeksi Potensi Energi Surya sebagai Energi Terbarukan (Studi Wilayah Ambon dan Sekitarnya). Jurnal Meteorologi dan Geofisika.Vol.10 No.1 Juli 2009. BMkG, Jakarta. Supardi. 2012. Aplikasi Statistik dalam Penelitian.Ufuk Publishing house, Jakarta. Tjasjono, Bayong. 2007. Meteorologi Indonesia Volume 1 Karakteristik dan Sirkulasi Atmosfer. BMKG, Jakarta. Wibawa. Dan Darmawan, Andy. Penerapan Sistem Photovoltaik sebagai Suplai Daya Listrik Beban Pertamanan. Jurnal EECCIS Vol.2, No. 1.Juni 2008. Wibisono,Yusuf.2005. Metode Statistik. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. 192